1、淮安信息職業技術學院畢業論文運用加工中心進行典型零件的加工與工藝的分析學生姓名專 業數控應用技術指導教師 顧問教師二o二年十月摘要數控技術及數控銃床在當今機械制造業中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國 家基礎工業現代化中的戰略性作用，并己成為傳統機械制造工業提升改造和實現 自動化、柔性化、集成化生產的重要手段和標志。在零件的數控加工過程中，零 件的數控加工工藝分析和工藝設計至關重要。本畢業設計選取典型的銃削零件，針對其數控加工工藝展開分析，制定加工方案, 選擇加工設備、夾具、刀具、量具、確定切削用量、安排加工順序、制定走刀路 線等。依據分析的結果，對該零件進行了數控加工工藝設計，并編制了零件的

2、數 控加工工序卡片。最后，采用手工編程與自動編程相結合編制了該零件的數控加 工程序，在編程過程中，還要對一些工藝問題（如工件的裝夾、對刀、換刀、刀 具補償等）做相應處理。數控銃床 加工工藝 數控編程 加工工序摘要第一章緒論31. 1數控加工技術簡介31.2本論文研究的目的及意義4第二章數控加工工藝的概述52.1數控加工工藝的特點2.2數控加工工藝分析的主要內容2.2.1數控加工工藝內容的選擇2.2.2數控加工工藝路線的設計2.2.3數控加工工序的設計2.2.4確定走刀路線和安排工步順序2.2.5定位基準與夾緊方案的確定2.2.6夾具的選擇2.2.7刀具的選擇2.2.8確定加工用量第三章典型圓盤

3、零件的加工與工藝的分析3.1本零件圖的圖紙分析3.2零件加工工藝分析3.3數控鐵削切削用量的選擇3.3.1切削用量的選擇原則3.3.2切削用量的選擇方法3.4夾具選擇與裝夾方案的確定3.4.1加工設備的選用3.4.2刀具的選用3.5數控銃削加工順序的確定3.5.1加工順序安排原則3.5.2工序順序的安排3.5.3工序與工步的劃分3.6零件刀具卡片和工藝卡片制定3.7該零件自動編程加工設計第四章加工程序單第五章總結與展望致謝第一章緒論1.1數控加工技術簡介數控加工技術是現代制造技術的基礎，它的廣泛應用使普通機械被數控機械所代替，使全球 制造業發生了根本變化。數控技術的水準、擁有和普及程度已經成為

4、衡量一個國家綜合國力 和工業現代化水平的重要標志之一。數控銃床是一種高度機電一體化的產品，適用于加工多品種小批量零件、結 構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的 關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產周期的急需零件以及耍求100% 檢驗的零件。數控銃床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡 通信技術于一體，是典型的機電一體化產品，它的發展和運用，開創了制造業的 新時代，改變了制造業的生產方式、產業結構、管理方式，使世界制造業的格局 發生了巨大變化。現代的cad/cam. fms、cims等，都是建立在數控技術之上。數 控技術水平的高低已成

5、為衡量一個國家制造業現代化程度的核心標志，實現加工 機床及生產過程數控化，已經成為當今制造業的發展方向。與普通機床相比，數控機床的加工有以下幾方面的優點：（1）加工精度高，質量 穩定。(2)能完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜零件加工。(3)生產 效率高。(4)對產品改型設計的適應性強。(5)有利于制造技術向綜合自動化方 向發展。(6)監控功能強，具有故障診斷的能力。(7)減輕工人勞動強度、改善 勞動條件。數控機床的加工原理可簡要概述為：在數控機床上加工零件吋，要是想根據零件 的加工圖樣的要求確定零件的工藝過程、工藝參數和刀具參數，再按規定編寫零 件數控加工程序，然后通過手動數據輸入方式

6、或計算機通信等方式將數控加工程 序送到數控系統，在數控系統控制軟件的支持下，經過分析處理與計算后發岀相 應的指令，通過伺服系統使機床按預定的軌跡運動，從而控制機床進行零件的白 動加工。數控銃床具有廣泛的適應性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工 性能比一般自動機床高，可以精確加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改 型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并能獲得良好的經濟效果。隨著數控技術的發展，采用數控系統的機床品種口益增多，有銃床、鎮床、鉆床、 磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行 多工序加工的加工中心、車削中心等數控加工工藝的內容包括了機械加

7、工工藝和數控加工程序編制的基本知識和基 本理論、典型零件加工工藝分析的方法。數控加工工藝的研究宗旨是如何科學的 最優的設計加工工藝，充分發揮數控機床的特點，實現數控加工屮的優質、高產 和低耗。學會選擇機床、刀具、夾具及零件的表面的加工方法，掌握數控加工工 藝的設計方法以及分析解決生產中的工藝問題世界各工業發達國家通過發展數控技術、建立數控機床產業，促使制造業跨 入一個新的發展階段，給國民經濟的結構帶來了巨大的變化。數控機床是世界第 三次產業革命的重耍內容，它不但是機電工業的重耍基礎裝備，還是汽車、石化、 電子和現代醫療裝備等產業現代化的主要手段。雖然數控機床產業本身的產值遠 不如汽車、化工等產

8、業，但高效的數控機床給制造業帶來了現代化的生產方式以 及高倍率的效益增長，這是促進國民經濟發展的巨大源動力。特別是數控技術在 制造業的擴展與延伸所產生的輻射作用和波及效果，足以給機械制造業的產業結 構、產品結構、制造方式及管理模式等帶來深刻的變化。當今數控機床正在朝著 以下幾個方向發展：(1)高速度、高精度化。(2)多功能化。(3)智能化。(4) 數控編程自動化。(5)可靠性最大化。(6)控制系統小型化。1958年我國開始研制數控機床，1975年又研制出第一臺加工中心。我國是世界 上機床產量最多的國家，但數控機床的產品競爭力在國際市場屮仍處于較低水 平，即使在國內市場也面臨著嚴峻的形勢。目前，

9、在數控技術領域，我國同先進 國家之間述存在不小的差距，但這種差距止在縮小。數控技術的應用也從機床控 制拓展到其他控制設備，如：數控電火花線切割機床、數控測量機和工業機器人 等。1.2本論文研究的目的及意義使我們了解數控銃床的加工工藝范圍、特點、方式、及加工對象，掌握零件圖樣 的分析、刀具夾具的選用、工藝路線的擬定以及數控編程等。通過對數控技術的 發展，極大地改變了人們的制造手段和方法。本文通過對數控銃床及數控系統的 介紹和典型銃床零件的加工規程的分析從而進一步提高對數控銃床的認識程度， 并掌握銃床零件加工的規程。在零件的加工過程中工藝分析是尤其重要的，而數 控加工工藝分析與處理是數控編程的前提

10、和依據，沒有符合實際的數控加工工 藝，就不可能有真止可行的數控加工程序，所以這次設計的重點就在數控加工工 藝上，結合數控加工工藝要求和零件的使用要求對零件的數控加工工藝流程作了 的分析。第二章數控加工工藝的概述2.1數控加工工藝的特點在普通機床上加工零件時，是用工藝規程或工藝卡片來規定每道工序的操作 規程，操作者按工藝卡上規定的“程序”加工零件。而在數控機床上加工零件時, 要把被加工的全部工藝過程、工藝參數和位移數據編制成程序，并以數字信息的 形式記錄在控制介質（如穿孔紙帶，磁盤等）上，用它控制機床加工。由此可見, 數控機床加工工藝與普通機床加工工藝在原則上基木相同，但數控加工的整個過 程是自

11、動進行的，因而又有其特點，具體表現如下：1. 工序的內容復雜。這是由于數控機床心比普通機床價格貴，若只加工簡 單工序，在經濟上不合算，所以在數控機床上通常安排較復雜的工序。2. 工步的安排更為詳盡。這是因為在普通機床的加工工藝中不必考慮的問 題，如工序內工步的安排、對刀點、換刀點及加工路線的確定等問題，在編制數 控加工工藝時是不能忽略的。2.2數控加工工藝分析的主要內容實踐證明，數控加工工藝分析主要包括以下幾方面的內容：1. 選擇適合在數控機床上加工的零件，確定工序內容；2. 分析被加工零件圖樣，明確加工內容及技術要求，在此基礎上確定加工 方案，制定數控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安

12、排、與傳統加工工 序的銜接等；3. 設計數控加工工序，如工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的 選擇、切削用量的確定等；4. 數控編程中的相關工藝問題處理，如對刀點、換刀點的選擇、加工路線 的確定、刀具的補償；5. 分配數控加工中的容差；6. 處理數控機床上的部分工藝指令。2.2.1數控加工工藝內容的選擇對于某個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數控機床上完成。而往 往只是其屮的一部分適合于數控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝分 析，選擇那些最適合、最需要進行數控加工的內容和工序。在選擇并作出決定時, 應結合本企業設備的實際，立足于解決難題、攻克關鍵和提高生產效率，充分發 揮數控

13、加工的優勢。在選擇吋，一般可按下列順序考慮：1. 通用機床無法加工的內容應作為優選內容；2. 通用機床難加工，質量也難以保證的內容應作為重點選擇內容；3. 通用機床效率低、工人手工操作勞動強度大的內容，可在數控機床尚存 在富余能力的基礎上進行選擇。一般來說，上述這些加工內容采用數控加工后，在產品質量、生產效率與綜 合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些內容則不宜選擇采用數控 加工：1. 占機調整時間長。如：以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準，要用專 用工裝協調的加工內容；2. 加工部位分散，要多次安裝、設置原點。這吋，采用數控加工很麻煩， 效果不明顯，可安排通用機床補加工；3. 按某

14、些特定的制造依據（如：樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲 取數據困難，易與檢驗依據發生矛盾，增加編程難度。此外，在選擇和決定加工內容時，也要考慮生產批量、生產周期、工序間周 轉情況等等。總之，要盡量做到合理，達到多、快、好、省的目的。要防止把數 控機床降格為通用機床使用。2.2.2數控加工工藝路線的設計數控加工工藝路線設計與通用機床加工工藝路線設計的主要區別，在于它往 往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是幾道數控加工工序工藝過程的具 體描述。因此在工藝路線設計中一定要注意到，由于數控加工工序一般都穿插于 零件加工的整個工藝過程屮，因而要與其他加工工藝銜接好。數控加工工藝路線 設計中應特

15、別注意以下幾個問題：1. 工序的劃分根據數控加工的特點，數控工序的劃分一般可按下列方法進行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內容較少的零 件，加工完后就能達到待檢狀態。（2）以同一把刀具加工的內容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加 工岀很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統的限制, 機床連續工作時間的限制，各機床負荷率平衡等。此外，程序太長會增加出錯與 檢索的困難，因此程序不能太長，一道工序的內容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對于加工內容很多的工件，可按其結構特點將 加工部位分成幾個部分，如內腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為 一

16、道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對于經加工后易發生變形的工件，由于對粗 加工后可能發生的變形需要進行校形，故一般來說，凡要進行粗精加工的過程， 都要將工序分開。2 順序的安排順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來 考慮。順序安排一般應按以下原則進行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機 床加工工序的也應綜合考慮；（2）先進行內腔加工，后進行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一-把刀具加工的工序，最好連續加 工，以減少重復定位次數、換刀次數與挪動壓板次數；（4）在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工

17、序。3. 數控加工工序與普通工序的銜接數控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如銜接得不好就容易產 生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內容的同時，要清楚數控加工工序與普通加工 工序各自的技術耍求、加工目的、加工特點，女山 耍不耍留加工余量，留多少； 定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術要求；對毛坯的熱處理狀 態等，這樣一來才能使各工序達到相互滿足加工需要，且質量目標及技術要求明 確，交接驗收有依據。數控工藝路線設計是下一步工序設計的基礎，其設計質量會直接影響零件的 加工質量與生產效率，設計工藝路線時應對零件圖、毛坯圖認真消化，結合數控 加工的特點，靈活運用普通加工工藝的一般原則，

18、盡量把數控加工工藝路線設計 得更合理一些。2.2.3數控加工工序的設計當數控加工工藝路線設計完成后，各道數控加工工序的內容已基木確定，要 達到的目標已比較明確，對其它一些問題（諸如：刀具、夾具、量具、裝夾方式 等），也大體做到心中有數，接下來便可以著手數控工序設計。在確定工序內容時，要充分注意到數控加工的工藝是十分嚴密的。因為數控 機床雖然自動化程度較高，但自適應性差。它不能像通用機床，加工時可以根據 加工過程中岀現的問題比較自由地進行人為調整，即使現代數控機床在自適應調 整方面作岀了不少努力與改進，但自由度也不大。比如，數控機床在攻螺紋時， 它就不知道孔中是否已擠滿了切屑，是否需要退一下刀，

19、或清理一下切屑再干。 所以，在數控加工的工序設計中必須注意加工過程中的每一個細節。同時，在對 圖形進行數學處理、計算和編程吋，都要力求準確無誤。因為，數控機床比同類 通用機床價格要高得多，在數控機床上加工的也都是一些形狀比較復雜、價值也 較高的零件，萬一損壞機床或零件都會造成較大的損失。在實際工作中，由于一 個小數點或一個逗號的差錯而釀造重大機床事故和質量事故的例子也是屢見不 鮮的。數控工序設計的主要任務是進一步把本工序的加工內容、切削用量、工藝裝 備、定位夾緊方式及刀具運動軌跡都確定下來，為編制加工程序作好充分準備。 2.2.4確定走刀路線和安排工步順序在數控加工工藝過程中，刀具時刻處于數控

20、系統的控制下，因而每一時刻都 應有明確的運動軌跡及位置。走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡， 它不但包括了工步的內容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一, 因此，在確定走刀路線時，最好畫一張工序簡圖，將已經擬定出的走刀路線畫上 去（包括進、退刀路線），這樣可為編程帶來不少方便。工步的劃分與安排一般 可隨走刀路線來進行，在確定走刀路線時，主要考慮以下幾點：1. 尋求最短加工路線，減少空刀時間以提高加工效率；2. 為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最后一次 走刀中連續加工出來；3. 刀具的進、退刀（切入與切岀）路線要認真考慮，以盡量減少在輪廓切 削中停刀（切

21、削力突然變化造成彈性變形）而留下刀痕，也要避免在工件輪廓面 上垂直上下刀而劃傷工件；4. 要選擇工件在加工后變形小的路線，對橫截面積小的細長零件或薄板零 件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去余量法安排定刀路線。2.2.5定位基準與夾緊方案的確定在確定定位基準與夾緊方案時應注意下列三點：1 盡可能作到設計、工藝與編程計算的基準統一；2. 盡量將工序集中，減少裝夾次數，盡量可能做到在一次裝夾后就能加工 出全部待加工表面；3. 避免采用占機人工調整裝夾方案。2.2.6夾具的選擇由于夾具確定了零件在機床坐標系中的位置，即加工原點的位置，因而首先 要求夾具能保證零件在機床坐標系中的正確坐標方向，同時

22、協調零件與機床坐標 系的尺寸。除此之外，主要考慮下列幾點：1. 當零件加工批量小時，盡量采用組合夾具，可調式夾具及其它通用夾具;2. 當小批量或成批生產時才考慮采用專用夾具，但應力求結構簡單；3. 夾具要開敞，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀（如產生碰 撞等）;4. 裝卸零件要方便可靠，以縮短準備時間，有條件時，批量較大的零件應 采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。2.2.7刀具的選擇刀具的選擇是數控加工工序設計的主耍內容之一，它不但影響機床的加工效 率，而且直接影響加工質量。另外，數控機床主軸轉速比普通機床高1-2倍，且 主軸輸出功率大，因此與傳統加工方法相比，數控加工對刀具的要求更高，

23、不僅 要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩定、安裝調整方便。 隨著刀具材料性能的提高與結構特性的改善，數控加工用刀具在耐用度、剛度、 抗脆性、斷屑和調整更換等方面的性能已有很大的改善。例如，目前涂層刀具， 立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具與金剛石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。 然而，從如何加工的角度看，加工刀具類型與工藝方案的合理選擇則極為重要。數控機床對所使用的刀具有許多性能上的要求，只有達到這些要求才能使數 控機床真正發揮效率。在選擇數控機床所用刀具時應注意以下兒個方面：1. 良好的切削性能。現代數控機床正向著高速、高剛性和大功率方向發展, 因而所使用刀具必須具有能夠承受高

24、速切削和強力切削的性能。同時，同一批刀 具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩定，這是由于在數控機床上為了保證加工 質量，往往實行按刀具使用壽命換刀或由數控系統對刀具壽命進行管理。2. 較高的精度。隨著數控機床、柔性制造系統的發展，要求刀具能實現快 速和自動換刀；又由于加工的零件口益復雜和精密，這就要求刀具必須具備較高 的形狀精度。對數控機床上所用的整體式刀具也提出了較高的精度要求，有些立 銃刀的徑向尺寸精度高達5 um以滿足精密零件的加工需要。3. 先進的刀具材料。刀具材料是影響刀具性能的重要環節。除了不斷發展 常用的高速鋼和硬質合金鋼材料外，涂層硬質合金刀具己在國外普遍使用。硬質 合金刀片的涂

25、層工藝是在韌性較大的硬質合金基體表面沉積一薄層(一般57 um)高硬度的耐磨材料，把硬度和韌性高度地結合在一起，從而改善硬質合金 刀片的切削性能。在如何使用數控機床刀具方面，也應掌握一條原則：尊重科學，按切削規律 辦事。對于不同的零件材質，在客觀規律上就有一個切削速度(v)、背吃量(ap). 進給量(f)三者互相適應的最佳切削參數。這對大零件、稀有金屬零件、貴重 零件更為重要，應在實踐中不斷摸索這個最佳切削參數。2.2.8確定加工用量當編制數控加工程序時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。確定時一 定要根據機床說明書中規定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，當然也可結合實 踐經驗采用類比的方法來

26、確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加 工完一個零件或保證刀具的耐用度不低于一個工作班，最少也不低于半個班的工 作吋間。背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃 刀量等于零件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗 糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量 可以比普通機床加工的余量小一些。切削速度、進給速度等參數的選擇與普通機 床加工基本相同，選擇時還應注意機床的使用說明書。在計算好各部位與各把刀 具的切削用量后，最好能建立一張切削用量表，主要是為了防止遺忘和方便編程第三章典型圓盤零件的加工與工藝的分析3.1本

27、零件圖的圖紙分析圖3.1零件的主視圖尺寸標注aa圖3.3零件的剖面視圖尺寸標注圖3.4零件的主視圖圖3.5零件的底面視圖圖3.6零件的實體圖（1）圖3.7零件的實體圖（2）3.2零件加工工藝分析該零件包括三個大圓直徑為16mm深度為8mm小圓直徑為10mm的沉頭孔，兩個高度為 10mm的凸臺，底面有一個直徑70mm截面半徑4mm的圓形管道凹槽。零件屮心有一個正 五邊形角上半徑為4mm圓的拔模體，該零件視圖正確，表達直觀、清楚，繪制符合國家標 準，尺寸、公差、表面粗糙度以及技術要求的標注齊全、合理。零件圖上的重要尺寸直接標注，在加工時使工藝基準與設計基準重合，并符合尺寸鏈最短的 原則。零件圖上標

28、注的尺寸便于用卡尺或樣板測量。3.2.1確定毛坯該冬件材料為45號鋼，由于該零件的圖紙尺寸要求為直徑116mm,高度為20mm,因為要 采用數控銃削加工，所以其加工表面要有充分的加工余量。所以毛坯的尺寸定為直徑 116mm*25mm>3.2.2工藝路線的制定數控加工工藝路線設計與通用機床加工工藝路線設計的主要區別，在于它往 往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是兒道數控加工工序工藝過程的具 體描述。因此在工藝路線設計中一定要注意到，由于數控加工工序一般都穿插于 零件加工的整個工藝過程中，因而要與其他加工工藝銜接好。數控加工工藝路線 設計中應特別注意以下幾個問題：1.工序的劃分根據數控

29、加工的特點，數控工序的劃分一般可按下列方法進行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內容較少的零 件，加工完后就能達到待檢狀態。（2）以同一把刀具加工的內容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加 工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統的限制, 機床連續工作吋間的限制，各機床負荷率平衡等。此外，程序太長會增加出錯與 檢索的困難，因此程序不能太長，一道工序的內容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對于加工內容很多的工件，可按其結構特點將 加工部位分成幾個部分，如內腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為 一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對于經加

30、工后易發生變形的工件，由于對粗 加工后可能發生的變形需要進行校形，故一般來說，凡要進行粗精加工的過程， 都要將工序分開。2 順序的安排順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來 考慮。順序安排一般應按以下原則進行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機 床加工工序的也應綜合考慮；（2）先進行內腔加工，后進行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續加 工，以減少重復定位次數、換刀次數與挪動壓板次數；（4）在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工 序。3.數控加工工序與普通工序的銜接數控加工工

31、序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如銜接得不好就容易產 生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內容的同時，要清楚數控加工工序與普通加工 工序各自的技術要求、加工目的、加工特點，女小 要不要留加工余量，留多少； 定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術要求；對毛坯的熱處理狀 態等，這樣一來才能使各工序達到相互滿足加工需要，且質量目標及技術要求明 確，交接驗收有依據。數控工藝路線設計是下一步工序設計的基礎，其設計質量會直接影響零件的 加工質量與生產效率，設計工藝路線時應對零件圖、毛坯圖認真消化，結合數控 加工的特點，靈活運用普通加工工藝的一般原則，盡量把數控加工工藝路線設計 得更合理一些。進給路

32、線是刀具在整個加工工序屮相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的 內容，而且也反映出工步的順序。進給路線也是編程的依據之一。加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質量，其次考慮數值 計算簡單、走刀路線盡量短、效率較高等。因精加工的進給路線基本上都是沿其 零件輪廓順序進行的，因此確定進給路線的工作重點是確定粗加工及空行程的進 給路線。例如：(1) 確定最短的空行程路線(2) 確定最短的走刀路線，除了依靠大量的實踐經驗外，還應善于分析，必要 時輔以一些簡單計算。現將實踐中的部分設計方法或思路介紹如下。對刀點的選 擇原則如下：(1) 所選的對刀點應使程序編制簡單；(2) 對刀點應選擇在

33、容易找正、便于確定零件加工原點的位置；(3) 對刀點應選在加工時檢驗方便、可靠的位置；(4) 對刀點的選擇應有利于提高加工精度。數控加工工序設計的主要任務是為每一道工序選擇機床、夾具、刀具及量具，確 定定位夾緊方案、走刀路線、工步順序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用 量和工時定額等，為編制加工程序做好充分準備。銃下表面f粗、精銃110mm深20mm的兩個側面一銃側面兩個深10mm的兩個側面 f鉆3個10mm深20nuii的通孔一擴3個16mm深8的沉頭孔一粗、精銃工件上 表面傾斜角度為50°的五邊形。3.3數控鐵削切削用量的選擇3.3.1切削用量的選擇原則切削用量6、*、v)選擇

34、是否合理，對于能否充分發揮機床潛力與刀具切削 性能，實現優質、高產、低成本和安全操作具有很重要的作用。在這里主要針對 銃削用量的選擇原則進行論述：粗銃時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量 a”其次選擇一個較大的進給速度也，最后確定一個合適的主軸轉速v。增大背 吃刀量弘可使走刀次數減少，因此根據以上原則選擇粗銃切削用量對于提高生產 效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。精銃時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選 擇精銃切削用量時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高牛產 率。因此精銃時應選用較小(但不太小)的背吃刀量細和進給速度并選用切 削性能高的刀具材

35、料和合理的兒何參數，以盡可能提高主軸轉速vo332切削用量的選擇方法切削用量包括主軸轉速、背吃刀量、進給量。對于不同的加工方法，需要選 擇不同的切削用量，并應編入程序單內。切削用量是否合理，對于能否充分發揮 機床潛力和刀具切削性能，實現優質、高產、低成本和安全操作具有十分重要的 作用。粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本。半精 加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成 本。具體數值應根據銃床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。(1) 背吃刀量弘的確定在工藝系統剛度和機床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以 減少進給次數。當零件精度

36、要求較高時，則應考慮留出精銃余量，其所留的精銃 余量一般比普通銃削時所留余量小，常取0. 10. 5 mm0(2) 進給速度vf進給速度w的選取應該與背吃刀量和主軸轉速相適應。在保證工件加工質量 的前提下，可以選擇較高的進給速度(2000 mm/niin以下)。在鉆孔或精銃時，應 選擇較低的進給速度。當刀具空行程時，可以設定盡量高的進給速度。粗銃時，一般取 vf=100-150 mm/min,精銃時,一般取 vf=50-100 mm/mino根據切削原理可知，進給速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、 刀具的材料和刀具耐用度等因素。由于進給速度跟主軸轉速的關系，所有銃削的進給速度與刀具的

37、耐用度、每 齒進給量、背吃刀具、側吃刀量及銃刀齒數成反比，而與銃刀直徑成正比。其原 因是fz、ap、a。和z增大時，刀刃負荷增加，而且同時工作的齒數也增多，使切削 熱增加、刀具磨損加快，從而限制了進給速度的提高。為提高刀具耐用度，允許 使用較低的進給速度。銃削加工的進給速度可從表3. 1中選取。表3.1銃削加工進給速度參考值工件材料硬度/hbsvf/ (m/ min)高速鋼銃刀硬質合金銃刀鋼<22518 42663654 12032542562136 75從理論上講，vf的值越大越好，因為這不僅可以提高生產率，而且可以避免 牛成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗

38、糙度值。但實際上由于機床、刀具等 的限制，綜合考慮：粗銖上、下表面vf =100mm/min,精銃上、下表面vf =80mm/min； 粗銖兩個側面vf=l20mm/min,精銃兩個側面vf=80mm/min；鉆 3* 10 的通孔 vf=l20mm/min；擴 3* 16 的沉孔 vf=l20mm/min；粗銖五邊形槽vf=l20mm/min,精銃矩形槽vf=80mm/min；粗銃上表面外輪廓vf=120mm/min,精銃上表而外輪廓vf=80mm/min；粗銃圓弧 vf=120mm/min,精銃圓弧 vf=80mm/min；(3) 主軸轉速n主軸轉速的選擇主要考慮切削加工的經濟性，必須保證

39、刀具的經濟壽命，原 則是主軸轉速要根據機床和刀具的進給速度來確定。n=l()()0v1/7cd公式(2-1)式中，v：進給速度，由刀具的耐用度和機床的性能決定； d 工件直徑或刀具直徑(mm)。粗銃上、下表mn=500i7min,精銃上、下表而n=700 r/min；粗銃兩個側面n=1000r/min,精銃兩個側而n=1200r/min；鉆 3*0 10 的通孔 n=1200r/min；擴 3*0 16 的沉孔 n=1000r/min；粗銃五邊形槽n=1000r/min,精銃五邊形槽n=1200r/min；粗銃上表而外輪廓n=100(k/min,精銃上表而外輪廓n=1200r/min；粗銃圓弧

40、n=1000r/min,精銃圓弧n=1200r/min；3.4夾具選擇與裝夾方案的確定該零件要用到數控銃加工中心，且該零件毛坯的外形比較規則，在外型上沒 有什么特殊要求，因此在加工上下表面、臺階面及孔系時，選用臺虎鉗夾緊即可。圖3.7臺虎鉗裝夾示意圖3.4.1加工設備的選用根據零件的結構、形狀、精度以及加工的難易程度等條件來選擇數控設備的 型號，本次設計的加工內容全部集中在水平而內，由平面、圓弧、橢圓、孑l、直 線、倒角等組成。根據減少定位、裝夾和多次換刀帶來的影響，以及實際生產情況，綜合考慮 采用南通機床廠生產的配備fanuc oi mate tc數控系統。3.4.2刀具的選用刀具的選擇是數

41、控加工工序設計的重要內容之一，它不僅影響機床的加工效 率，而且直接影響加工質量。另外，數控加工主軸轉速比普通機床高1一2倍，且 主軸輸出功率大，因此與傳統加工方法相比，數控加工對刀具的要求更高。不僅 要求精度高、強度大、剛度大、耐用度高，而且要求尺寸穩定、安裝調整方便。 這就要求采用新型優質材料制造數控加工刀具，并合理選擇刀具結構、兒何參數。刀具的選擇應考慮工件材質、加工輪廓類型、機床允許的切削用量和剛性以 及刀具耐用等因素。一般情況下應優先選用標準刀具，必要時也可采用各種高生 產率的復合刀具及其他一些專用刀具。刀具的類型、規格和精度等級應符合加工 要求。刀具的材料有很多種，目前常用的數控刀具

42、材料有高速鋼、碩質合金、涂層 碩質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。這些刀具材料的性能和應用范圍歸類 介紹對比，如表2. 1所示。表3.2切削材料的性能和應用范圍刀具材料優點缺點典型應用高速鋼抗沖擊能力強、通用性好切速低，耐磨性差低速、小功率和斷續切削硬質合金通用性最好、抗沖擊能力強切削速度有限大多數材料的 粗、精加工,包括 鋼、鑄鐵、特殊材 料和塑料涂層硬質合金通用性很好、抗沖 擊能力強，屮速切削性 能好切削速度限制在中速范圍除了速度比硬 質合金髙外，其他 和硬質合金樣金屬陶瓷通用性很好，中速切削性能好抗沖擊能力差，切削速度限制在中速范鋼、鑄鐵、不銹鋼和鋁合金立方氮化硼高熱硬性，高強度，高抗

43、熱沖擊性能不能切削硬度低于45hrc的材料,有限制地應用，成木高切削碩度在4570hrcz間的材料金剛石高耐磨性，高速性能好抗沖擊能力差，切 削鐵質金屬化學穩定 性差，有限的應用高速粗切和精切有色金屬和非金屬材料根據加工的要求一般我們銃床刀具材料選擇硬質合金。端而銃刀的材料為硬 質合金，成形銃刀采用硬質合金。3.5數控鐵削加工順序的確定在數控加工過程屮，由于加工對彖復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置 千變萬化，加上材料不同，批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制訂加 工順序吋應該進行具體分析和區別對待，靈活處理，只有這樣，才能使所制訂的 加工順序合理，從而達到質量優、效率高和成本低的目的

44、。3.5.1加工順序安排原則（1）先粗后精的原則一個零件的加工過程，總是先進行粗加工，再進行半精加工，最后是精加工 和光整加工。這樣做有利于加工誤差和表面缺陷層的不斷減小，從而逐步提高零 件的加工精度與表面質量。（2）先主后次的原則零件的主要工作表面一般指加工精度和表面質量要求高的表面和裝配基面， 在加工中應首先加工岀來。而鍵槽、螺孔等次要表面對加工過程的影響很小，位 置有和主耍表面相關，因此應在主要表面加工到一定程度之后，最終精加工之前 完成。（3）基準先行的原則應先加工基準表面后加工其他表面。基準表面應該在工藝過程一開始就進行 加工，以便為后工序提供精基準。如軸類零件的加工一般均先以外圓為

45、粗基準加 工中心孔，然后再以中心孔為基準加工其他表面。（4）先面后孔的原則對于箱體、支架類零件，應先加工平面，后加工平面上的孔，先加工平面方 便孔加工時刀具的切入、零件的測量和尺寸調整等工作。對于輪廓尺寸大的片面, 先加工出來可作為定位基準，使零件可靠的定位。總之，上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機 床加工工序的也要綜合考慮；先進行內形內腔加工工序，后進行外形加工工序； 以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好接連進行，以減少重復定 位次數、換刀次數與挪動壓板次數；在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排 對工件剛性破壞較小的工序。3.5.2工序順序的安排制訂零

46、件順空車削加工工序順序一般應遵循以下原則：（1）先加工定位面，上道工序的加工能為后面的工序提供精神基準和合適 的夾緊表面。制訂零件的整個工藝路線就是從最后一道工序開始往前推，按照前 工序為共工序提供基準的原則先大致安排的。（2）先加工平面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的集合 形狀。（3）對精度要求高、粗精加工需分開進行，先粗加工后精加工。（4）以相同定位和夾緊方式安裝的工序，最好接連進行，以減少重復定位 次數和夾緊次數。（5）中間穿插有通用機床加工工序的，要綜合考慮，合理安排其加工順序。3.5.3工序與工步的劃分1 粗、精銃下表面，選用80面銃刀2. 粗、精銃110mm深20mm

47、的兩個側面,選用016ro.8立銃刀3. 粗銃上邊面外切圓宜徑為90mm的正五邊形，選用0 16r0. 8立銃刀4鉆3個10mm深20mm的通孔,選用10的麻花鉆5. 擴3個16im深8伽的沉孔，選用8的面銃刀6. 精銃上邊面外切圓直徑為90mm的正五邊形，選用8r0. 8立銃刀7. 精銃上表面外切圓直徑為90mm的正五邊形及其五個角上8的圓形管道，選 用04r2的牛鼻刀&反面裝夾，精銃下表面上直徑為70価剖切半徑為4nun的圓形管道，選用4r2 的牛鼻刀3.6零件刀具卡片和工藝卡片制定表3.3數控加工刀具卡片產品名稱或代號零件名稱典型銃零件零件圖號a4程序編號工刀步具刀具名稱數量加工

48、表面備注號號1t0180面銃刀1粗、精銃工件上、下表面2t02o16r0.8 立銃刀1粗銃兩個側面粗、精銃上表面外輪廓粗銃五邊形內輪廓3t038立銃刀1擴3*16沉頭孔精銃兩個側面4t0410鉆頭1鉆3*010的通孔r*t05d8r0. 8立銃刀1粗、精銃五邊形槽6t06d4r2球頭刀1粗、精銃圓形鍵槽編制楊凱審核共1頁第1頁表3.4典型零件數控加工工藝卡片工序1：裝夾工件上表面加工下表面工廠數控加工工序卡產品名稱或代號零件名稱材料零件圖號典型銃零件45鋼1-1工序號程序編號夾具名稱設備名稱車間臺虎鉗fanuc數控銃床加工中心工步號工步內容刀具號主軸轉速(r. min')進給速度(mm

49、. min ')背吃刀量(mm)備注1粗銃下表面t015001001.82精銃下表面t017008023粗銃兩個側面t02100012019.84精銃兩個側面t03120080205鉆3*10的通孔t041200120226粗銃圓形鍵槽t06120010047精銃圓形鍵槽t0614001204編制楊凱審核批準共3頁第1頁工序2：豎直裝夾工件加工鍵槽工廠數控加工工序卡產品名稱或代號零件名稱材料零件圖號典型銃零件45鋼1-1工序號程序編號夾11名稱設備名稱車間臺虎鉗fanuc數控銃床加工中心工步號工步內容刀具號主軸轉速(r. min_1)進給速度(mm. min'1)背吃刀量(mm

50、)備注1卸下豎直裝夾，粗銃鍵槽t0210001209.82精銃鍵槽t0212008010編制楊凱審核批準共3頁第2頁工序3：反向裝夾工件下表面加工上表面工廠數控加工工序卡產品名稱或代號零件名稱材料零件圖號典型銃零件45鋼1-1工序號程序編號夾具名稱設備名稱車間臺虎鉗fanuc數控銃床加工中心工步號工步內容刀具號主軸轉速(r. min-1)進給速度(mm> min")背吃刀雖(mm)備注1卸下反向裝夾，粗銃上表面t015001002.82精銃上表面t017008033擴3*016的沉孔t03100012084粗銃五邊形t02100012019.85精銃五邊形t0612008020

51、編制楊凱審核批準共3頁第3頁3.7該零件自動編程加工設計1.選用毛坯件2. 粗銖工件上下表面3. 粗精銃工件側面4.粗銃工件屮間正五邊形5.鉆3*10的通孔6.精加工五邊形內輪廓第四章加工程序單粗、精銃下表面（80面銃刀）00001;n10g54 g90 m03 s500;n20 goo x-3oy11oz2o;n3o go1 z-1.8f5oo;n40y-110f100;n50 x30;n60y110;n7o goo z20;n8o goo x-3oy11o;n90 mo3 s700;n100 go1 z-2 f5oo;n110y-110f80;n120 x30;n13oy11o;n140

52、gooz15o;n150g00 x0 y0;n160 m05;n170 m30;粗、精銃兩個側面（16r0.8立銃刀）00002;n10g54 g90 m03s1000;n20 goo x-61.2 y60 z20;n30 g01 z-10 f500;n40y-70f120;n50 x61.2;n60 y60;n70 goo z20;n80 goo x-61.2 y60;n90 g01 z-20 f500;n100y-70f120;n110x61.2;n120 y60;n130 goo z20;n140g00 x-61.2 y60;n150 g01 z-29.8 f500;n160y-70f120;n170 x61.2;n70 g00g15x0 yo;n80 m05;n90 m30;擴3*© 16沉孔（8立銃刀）00005;n10 g54 g90 g16 m03 s1000n20 goo xo yo z20;n30 g52 x50 y45;n40 m98 p0006;n50 g52 xo yo;n60 g52 x50y135;n70 m98 p0006;n80 g52 xo yo;n90 g